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第1章 光学系统像质评价方法 1

1.1 概述 1

1.2 光学系统的坐标系统、结构参数和特性参数 1

1.3 检测阶段的像质评价指标——星点检验 6

1.4 检测阶段的像质评价指标——分辨力测量 10

1.5 几何像差的定义及其计算 13

1.6 垂轴像差的概念及其计算 18

1.7 几何像差计算程序ABR的输入数据与输出结果 20

1.8 几何像差及垂轴像差的图形输出 24

1.9 用波像差评价光学系统的成像质量 28

1.10 光学传递函数 29

1.11 点列图 35

1.12 包围圆能量 36

第2章 光学自动设计原理和程序 37

2.1 概述 37

2.2 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 39

2.3 光学自动设计的全局优化 45

2.4 适应法光学自动设计程序 49

2.5 典型光学设计软件介绍 54

2.5.1 国内实用软件 54

2.5.2 国外著名软件 56

本章附录 60

第3章 公差分析与计算 61

3.1 概述 61

3.2 公差设计中的评价函数 62

3.3 光学公差的概率关系 65

3.4 公差设计中的随机模拟检验 70

3.5 公差设计中的偏心光路追迹 74

第4章 目视光学系统 83

4.1 薄透镜系统的初级像差理论 83

4.2 望远镜物镜设计 91

4.3 望远镜物镜设计实例 100

4.3.1 用Zemax软件对双胶合望远镜物镜进行优化设计 100

4.3.2 大相对孔径望远镜物镜设计 105

4.3.3 摄远物镜设计 115

4.3.4 反射式物镜设计 130

4.3.5 折反射球面系统设计 143

4.4 显微镜物镜设计 151

4.5 显微镜物镜设计实例 157

4.5.1 低倍消色差显微镜物镜设计 157

4.5.2 中倍消色差显微镜物镜设计 161

4.6 目镜设计 169

4.7 目镜设计实例 178

4.7.1 冉斯登、惠更斯和凯涅尔目镜设计 178

4.7.2 对称式目镜和无畸变目镜设计 185

4.7.3 广角目镜设计 189

第5章 照相物镜设计 195

5.1 照相物镜的光学特性 195

5.2 照相物镜的基本类型 196

5.3 基本类型照相物镜的演变形式 201

5.4 照相物镜设计的特点 205

5.5 数码相机物镜设计特点 206

5.6 照相物镜像差的公差 210

5.7 照相物镜设计实例 212

5.7.1 用适应法自动设计程序设计反摄远物镜 212

5.7.2 用阻尼最小二乘法自动设计程序设计双高斯物镜 222

第6章 变焦距光学系统 230

6.1 概述 230

6.2 变焦距系统的分类及其特点 231

6.3 变焦距物镜的高斯光学 238

6.4 变焦距物镜高斯光学实例 254

6.5 体视变倍显微镜 259

6.6 变焦距物镜设计方法和设计实例 261

第7章 液晶投影仪和背投电视镜头设计 268

7.1 投影显示类型 268

7.2 液晶投影仪的工作原理 270

7.3 液晶投影仪照明系统的设计 272

7.4 液晶投影仪投影物镜的设计 273

7.5 背投电视镜头设计特点 275

第8章 其他光学系统 278

8.1 激光扫描系统和fθ镜头 278

8.2 光学信息处理系统和傅里叶变换镜头 280

8.3 红外光学系统 283

8.4 空间光学系统 289

8.5 空间光学系统设计方法和设计实例 292

8.5.1 同轴三反射镜系统设计 292

8.5.2 空间轻型大视场离轴TMA相机镜头的光学系统设计实例 293

8.6 共形光学设计 302

8.7 计算机直接制版镜头 307

8.8 投影仪扩展广角镜头 309

8.9 光刻机系统设计方法和设计实例 310

8.9.1 光刻技术发展历程 311

8.9.2 光刻物镜 312

8.9.3 全球面光刻物镜设计 315

8.9.4 偶次非球面光刻物镜光学设计 320

第9章 非球面和自由曲面的应用 335

9.1 非球面的表示方法 335

9.2 非球面的特性 337

9.3 反射二次非球面的应用 337

9.4 非球面设计实例 339

9.5 自由曲面 343

9.6 自由曲面设计方法和设计实例 358

9.6.1 基于自由曲面的头盔式显示系统设计 358

9.6.2 自由曲面在光刻机镜头上的应用 365

第10章 空间热环境及杂散光影响分析 371

10.1 热分析概述 371

10.2 光机热分析理论及有限元方法 372

10.2.1 热分析基本理论与方法 372

10.2.2 空间光机系统的热交换 374

10.2.3 有限元分析法 374

10.3 热形变的光学系统面型拟合算法 378

10.3.1 Zernike多项式 378

10.3.2 面型拟合算法 380

10.4 不规则折射率在光机热一体化技术中的影响 384

10.4.1 梯度折射率 384

10.4.2 不规则折射率面分布拟合算法 387

10.5 杂散光分析概述 389

10.6 空间遥感器的杂光水平评价方法 391

10.6.1 杂光系数 392

10.6.2 点源透射率 392

10.6.3 杂光系数与点源透过率的关系 395

10.7 杂散辐射防护设计 396

10.7.1 关键表面和被照射表面 397

10.7.2 遮光罩和挡光环设计 398

10.7.3 光阑的设计与使用 404

第11章 衍射光学元件 406

11.1 概述 406

11.2 衍射光学元件的实际光线和近轴光线追迹 407

11.3 衍射光学元件在成像系统中消色差的方法 411

11.4 衍射光学元件在成像系统中对于热像差的校正 414

第12章 偏振像差的理论 419

12.1 光的偏振 419

12.2 偏振像差的定义 420

12.3 偏振光线追迹的方法 422

12.4 旋转对称光学面形中的偏振像差函数 423

12.5 旋转对称光学系统中的偏振像差函数 427

12.6 薄膜设计与光学设计 428

第13章 计算机辅助装调 430

13.1 概述 430

13.2 计算机辅助装调数学模型的建立 430

13.3 计算机辅助装调的像差数据处理 433

13.4 基于Moore-Penrose广义逆的失调量求解方法 438

13.5 光学系统计算机辅助装调的数值模拟 440

第14章 非成像光学 454

14.1 辐射度学和光度学基本概念 454

14.2 照明光学系统基本组成 461

14.3 照明光学系统的设计 463

14.4 均匀照明的实现 466

14.5 太阳光能量获取系统 469

第15章 Zemax光学设计软件应用 476

15.1 概述 476

15.2 Zemax的用户界面 477

15.3 Zemax基本操作 483

15.4 应用实例 492

附录1 双胶合薄透镜参数表（冕玻璃在前） 498

附录2 双胶合薄透镜参数表（火石玻璃在前） 514

参考文献 529